摘 要：鍋爐的汽包水位隨燃燒調(diào)整而不斷變化，水位過高，會(huì)使飽和蒸汽帶水，蒸汽品質(zhì)惡化，造成過熱器積鹽結(jié)垢，甚至滿水事故;水位過低，會(huì)破壞鍋內(nèi)水循環(huán)，引起干鍋。一般三沖量水位自動(dòng)調(diào)節(jié)雖可以投入自動(dòng)，但在燃燒調(diào)整較劇烈情況下，效果并不令人滿意。下面通過闡述虛假水位的產(chǎn)生機(jī)理，深入分析各種工況所引起的變化，以及如何應(yīng)對來避免類似事件的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：給水調(diào)節(jié);燃燒調(diào)整;汽包;汽水循環(huán);虛假水位

電廠鍋爐運(yùn)行主要任務(wù)是使鍋爐的蒸發(fā)量適應(yīng)外界負(fù)荷的需要，同時(shí)要控制汽包水位、壓力、溫度、蒸汽品質(zhì)都在合格范圍內(nèi)。汽包水位是機(jī)組運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了給水量與供汽量的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。汽包水位過高或過低都會(huì)對機(jī)組的安全造成很大的威脅。汽包水位高，會(huì)破壞汽水分離裝置的正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水，使過熱器和汽輪機(jī)葉片結(jié)垢增加，影響機(jī)組壽命，更甚者使汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊，損壞葉片，發(fā)生重大設(shè)備損壞事故。汽包水位低，會(huì)破壞水循環(huán)，導(dǎo)致水冷壁干燒，損壞水冷壁，嚴(yán)重干鍋時(shí)還會(huì)使汽包損傷，產(chǎn)生裂紋。所以汽包水位高低保護(hù)是機(jī)組的重要保護(hù)，正常運(yùn)行時(shí)一定要投入和準(zhǔn)確，沒有汽包水位測量信號(hào)以及保護(hù)無法投入機(jī)組不準(zhǔn)投入運(yùn)行。

以我廠汽包數(shù)據(jù)為例：媽灣電廠鍋爐汽包長度13106mm，內(nèi)徑Φ1778mm，汽包中心線標(biāo)高58660 mm，正常標(biāo)準(zhǔn)水位在中心線下228.6 mm。

表1媽灣電廠鍋爐水容積（m3）

部件

省煤器

汽包

水冷壁

過熱器

再熱器

合計(jì)

水壓試驗(yàn)

49

35

98

177

101

460

正常運(yùn)行

49

15

98

162

我廠鍋爐為控制循環(huán)汽包爐，汽包水容積相對較小（正常水容積15M3），極小的擾動(dòng)就可能造成汽包水位的大幅波動(dòng)，若處理不當(dāng)，極易造成事故，故此更應(yīng)對汽包水位重點(diǎn)監(jiān)視。影響汽包水位的因素很多，但無外乎內(nèi)擾和外擾。簡單的說，蒸汽壓力和流量是同方向變化的屬于內(nèi)擾，反之是外擾。汽包水位的穩(wěn)定與鍋爐負(fù)荷（或燃燒）的變化有著密切的關(guān)系，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，即產(chǎn)生的蒸發(fā)量變化時(shí)，將引起蒸發(fā)受熱面中水的消耗量的變化，必將引起汽包水位的變化。所以水位的變化反映了鍋爐給水和蒸發(fā)量之間的平衡關(guān)系。在汽泵工作正常，鍋爐負(fù)荷的變化在正常波動(dòng)的范圍內(nèi)，是能夠維持正常的汽包水位的。但應(yīng)注意區(qū)分汽包“虛假水位”，“虛假水位”就是暫時(shí)不真實(shí)的水位。當(dāng)汽包壓力突然降低時(shí)，由于爐水飽和溫度下降到相對應(yīng)壓力下的飽和溫度而放出大量熱量來自行蒸發(fā)，于是爐水內(nèi)汽泡增加，體積膨脹，使水位上升，形成虛假水位。當(dāng)汽包壓力突然升高，則對應(yīng)的飽和溫度提高，一部分熱量被用于爐水加熱，使蒸發(fā)量減少，爐水中汽泡減少，體積收縮，促使水位下降，同樣形成虛假水位。

由于在汽包及系統(tǒng)中有相當(dāng)一部分液體是處在非飽和狀態(tài)下，其過冷度會(huì)隨著工況而變動(dòng)。在汽包液面以下的水容積中以及相連通的蒸發(fā)系統(tǒng)中有大量的蒸汽泡存在。它們的多少隨著工況的變化會(huì)有很大的不同，這點(diǎn)是影響鍋爐變工況的最主要的因素。液面下汽泡的產(chǎn)生與流動(dòng)使得汽包內(nèi)液面位置的變化并不單純?nèi)Q于給水的質(zhì)量平衡，使得在一定條件下出現(xiàn)所謂的“假水位”現(xiàn)象，這就是工況變動(dòng)下水面汽泡的增多或減少使水位有瞬間的、與汽包內(nèi)的物質(zhì)平衡成反方向的變化。例如，在供汽量突然增大的情況下，內(nèi)部蒸汽壓力的下降，由于飽和水的釋熱面增加了蒸汽的產(chǎn)生，會(huì)形成汽包內(nèi)的“漲水”現(xiàn)象。而實(shí)際上，由于蒸汽量大于給水量，汽包內(nèi)的存水量正在減少。汽包內(nèi)的假水位現(xiàn)象的出現(xiàn)對于給水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是非常不利的因素，對此，必須給予充分的重視。

我廠汽包水位正常運(yùn)行時(shí)是三沖量調(diào)節(jié)（汽包水位、給水流量、主蒸汽流量），其中汽包水位是主信號(hào)，給水流量是反饋信號(hào)，蒸汽流量是前饋信號(hào)，如下圖所示：

表2 媽灣電廠汽包水位三沖量調(diào)節(jié)示意圖

由于主汽流量為前饋信號(hào)，能消除虛假水位而造成的給水過調(diào)，也能根據(jù)主汽流量的變化提前發(fā)信號(hào);給水流量是反饋信號(hào)，能消除擾動(dòng)，起到穩(wěn)定性的作用，而汽包水位是主調(diào)量。三沖量的作用，使汽包水位正常運(yùn)行使調(diào)整相對穩(wěn)定，汽包水位的動(dòng)態(tài)調(diào)整也比較平穩(wěn)。由于受到給水泵性能的制約，汽包水位從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)需要一個(gè)過程，有相對的滯后。

影響汽包水位的主要因素有：鍋爐負(fù)荷，給水壓力，燃燒工況等。

機(jī)組啟動(dòng)初期，由于鍋水未達(dá)到飽和溫度，所以增減燃料對水位的影響不是很大，這時(shí)汽包水位主要受給水量和排污量的控制，當(dāng)給水溫度逐漸升高達(dá)到飽和溫度后，當(dāng)飽和溫度是100℃時(shí)，水變成汽體積膨脹很多（1603倍），在鍋水中產(chǎn)生了大量的汽泡，這時(shí)汽包水位就會(huì)上升很快，這時(shí)只調(diào)整給水量（到零）和排污量（最大），汽包水位有可能也不會(huì)下降，我們就要用減弱燃燒來使水位降下來，主要方法有：降低燃油壓力或撤掉一只油槍，在鍋水溫度達(dá)到飽和溫度后，設(shè)定燃油壓力和增減油槍就要注意對汽包水位的影響，操作幅度要盡量的小一些，不要同時(shí)投入多只油槍，投油槍時(shí)將汽包水位控制的低一點(diǎn)，避免汽包水位虛假水位過大而保護(hù)動(dòng)作。在機(jī)組啟動(dòng)以及低負(fù)荷（小于75MW）時(shí)，汽包水位是單沖量（汽包水位）控制，因此汽包水位自動(dòng)不是很好用，最好是手動(dòng)調(diào)整，汽包水位如果投入了自動(dòng)，也必須密切注意汽包水位，機(jī)組狀如有變化（燃燒、負(fù)荷、汽壓）要特別注意對汽包水位的影響。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到75MW時(shí)，給水自動(dòng)為三沖量調(diào)節(jié)，這時(shí)最好將給水泵的自動(dòng)投入，如果沒有什么特別的操作或設(shè)備出現(xiàn)異常狀況，汽包水位三沖量自動(dòng)調(diào)整是比較可靠的。

正常運(yùn)行中當(dāng)負(fù)荷達(dá)到正常（大于180MW），汽包壓力也達(dá)到了正常值（17.5Mpa以上），燃燒變化就成了水位變化的主要因素，爐膛內(nèi)燃燒加強(qiáng)，汽包水位就會(huì)先上升后下降，最后達(dá)到平衡，汽包水位上升就是由于燃燒加強(qiáng)造成水冷壁上升管中汽泡增加而造成的虛假水位。燃燒減弱，汽包水位就會(huì)先下降后上升，最后到平衡，同樣水位下降也是由于虛假水位的原因。以上說明只要燃燒發(fā)生變化就會(huì)產(chǎn)生虛假水位，所以大家在調(diào)整燃燒時(shí)一定要關(guān)注汽包水位的變化。

當(dāng)鍋水飽和溫度為360℃時(shí)，飽和蒸汽和飽和水的容積比是3.67比1，所以壓力越高虛假水位越小，這就是為什么機(jī)組啟動(dòng)過程中汽包水位比平時(shí)更難控制的原因。正常運(yùn)行啟停磨煤機(jī)時(shí)汽包水位變化不大，那是由于燃燒加強(qiáng)和減弱是一個(gè)逐漸加強(qiáng)和減弱的過程，三沖量給水可以控制汽包水位在正常范圍。如果燃燒突然加強(qiáng)，水位就會(huì)有一個(gè)大的變化，如果變化量太大，就可能使汽包水位保護(hù)動(dòng)作，所以在作燃燒調(diào)整時(shí)要注意以下方面：

（1）在投油槍時(shí)，最好不要?jiǎng)訃娙计鲾[角和增加燃料以及調(diào)整磨煤機(jī)風(fēng)量，因?yàn)槟芰刊B加很有可能會(huì)造成水位大幅上漲。

（2）在磨煤機(jī)發(fā)生堵煤時(shí)，要特別關(guān)注負(fù)荷下降了多少，如果負(fù)荷下降比較多，就要對堵煤的磨煤機(jī)風(fēng)量調(diào)整的幅度小一點(diǎn)，必要時(shí)還要減少其它磨煤機(jī)的煤量。尤其在汽包壓力比較低的時(shí)候，由于虛假水位更厲害，所以堵煤影響更大，更要注意。

（3）調(diào)整磨煤機(jī)風(fēng)量最好要手動(dòng)調(diào)整，不要用改變磨出口溫度定值來增加或減少磨煤機(jī)風(fēng)量，因?yàn)槟菢诱{(diào)整會(huì)使磨煤機(jī)風(fēng)量變化很大（會(huì)使熱風(fēng)門快速關(guān)小或開大），很容易造成堵煤或吹入爐膛大量煤粉，對汽包水位影響很大。

（4）當(dāng)磨煤機(jī)發(fā)生跳閘后，再次啟動(dòng)一定要預(yù)先打開冷風(fēng)門將磨煤機(jī)中的殘留煤粉吹掉，以免啟磨后大量煤粉進(jìn)入爐膛爆燃，對汽包水位有影響。

（5）調(diào)整燃燒一定要平緩，不開大幅調(diào)整，尤其是對某一參數(shù)同時(shí)有影響調(diào)整，不開同時(shí)進(jìn)行，這樣對鍋爐的其它參數(shù)才不會(huì)有太大的影響，機(jī)組的各種自動(dòng)功能才能正常發(fā)揮作用。

鍋爐在運(yùn)行中時(shí)刻都在調(diào)整燃燒，而燃燒調(diào)整與汽包水位又有直接聯(lián)系?？偟脑瓌t是當(dāng)燃燒加強(qiáng)時(shí)，鍋水汽化加強(qiáng)，水體積膨脹，因而使水位暫時(shí)升高，由于產(chǎn)生的蒸汽不斷增加，使汽壓升高，相應(yīng)提高了飽和溫度，鍋水中的汽泡含量減少，水位又下降。燃燒減弱時(shí)，水位變化和上述相反。所以，調(diào)整燃燒時(shí)一定注意水位變化情況，不能被虛假水位所蒙蔽，更不能采用頻繁的過調(diào)手段，切實(shí)處理好燃燒與水位的關(guān)系。

作者簡介：閆寶，男，（1981.01-），民族：漢，籍貫：河南南陽，單位：華潤電力（海豐）有限公司，職稱：中級，學(xué)歷：本科，研究方向：熱能工程。